阻透性塑料包裝薄膜的應(yīng)用

1、阻透性塑料包裝薄膜的應(yīng)用近年來(lái)，我國(guó)塑料包裝行業(yè)得到穩(wěn)步的高速發(fā)展，已經(jīng)從一個(gè)初期分散性的行業(yè)發(fā)展成為獨(dú)立的、產(chǎn)品門(mén) 類(lèi)齊全的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)預(yù)測(cè)，到2005年我國(guó)塑料包裝材料領(lǐng)域的市場(chǎng)年需求量將達(dá)到550萬(wàn)噸，年 均需求增長(zhǎng)率為10%以上，在塑料制品行業(yè)中增長(zhǎng)速度最快，是具有廣闊發(fā)展前景的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。其中，薄 膜是用量最大的塑料包裝材料，由于其無(wú)毒、質(zhì)輕、包裝美觀、成本低的特點(diǎn)，因而其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓 展，幾乎滲透到工農(nóng)產(chǎn)品和日常生活用品的各個(gè)方面，塑料包裝薄膜行業(yè)的投資正在快速增長(zhǎng)。因此，把 握國(guó)際、國(guó)內(nèi)塑料包裝薄膜的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展的總體趨勢(shì)，對(duì)于審時(shí)度勢(shì)地進(jìn)行前瞻性正確性決策具有重 要現(xiàn)

2、實(shí)意義。塑料薄膜的功能化發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，技術(shù)的進(jìn)步使得塑料包裝薄膜的功能化發(fā)展趨勢(shì)日漸明顯，高要求、高技術(shù)含量的塑料包裝 薄膜正成為許多企業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)和研發(fā)目標(biāo)，其包裝功能是多樣的，除對(duì)一般薄膜的抗靜電、抗粘連和爽 滑性要求外，主要通過(guò)原材料、助劑或工藝的調(diào)整賦尹包裝薄膜某些特殊的功能，如適應(yīng)香煙和飲料包裝 挺括性與緊貼性需要的熱收縮性、適應(yīng)蔬菜和水果包裝需要的透氣性、適應(yīng)電子元件包裝需要的導(dǎo)電性、 適應(yīng)可透視包裝需要的高光學(xué)性能、適應(yīng)金屬設(shè)備和儀器包裝需要的防銹性以及日益在食品、化妝品、醫(yī) 藥方面廣泛需要的阻透性和抗菌性等，薄膜的功能化提高了產(chǎn)品的附加值。其中阻透性塑料包裝薄膜是目 前發(fā)展最

3、快的功能薄膜之一。在我國(guó)，阻隔性包裝薄膜處于推廣使用的增長(zhǎng)期，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的阻隔性薄膜多應(yīng)用在低端產(chǎn)品的包裝， 性能優(yōu)良的阻隔性薄膜還需要大量進(jìn)口，因此市場(chǎng)發(fā)展空間很大。阻透性樹(shù)脂阻透性能是指對(duì)小分子氣體如氧、水汽、液體及氣味等的屏蔽功能，阻透性薄膜主要用于食品和醫(yī)藥 包裝，確保包裝物在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中保香保味不變質(zhì)，以延長(zhǎng)其保質(zhì)期和貨架壽命。隨著生活節(jié)奏的加 快和生活水平的提高，各種方便食品如肉制品、乳制品、淹鹵制品等的需求量越來(lái)越大，對(duì)醫(yī)藥產(chǎn)品的質(zhì) 量要求也越來(lái)越高，此外阻透性塑料薄膜也廣泛應(yīng)用在化妝品、茶葉、化學(xué)試劑、農(nóng)藥、香料、飼料等產(chǎn) 品的包裝，因此阻透性薄膜已成為各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。在

4、阻透性塑料薄膜中阻透性樹(shù)脂的使用是關(guān)鍵，主要有聚乙烯酸(PVA)、乙烯一乙烯醇共聚物(EVOH)、 偏氯乙烯共聚物(PVDC)、聚奈二甲酸乙二醇酯(PEN)、特殊尼龍(MXD2)、尼龍(PA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯(PET)等，在這些阻透性樹(shù)脂中，PVA、EVOH、PVDC、PEN屬于高阻透性材料，最常用的是PVDC和 EVOH，W PA與PET的阻透性相近，屬于中阻透性材料。研究表明，PVA具有最好的阻氧性能，但是由 于含有大量的羥基，其透濕性較大，對(duì)水敏感；把乙烯醇與乙烯共聚得到的EVOH(一般乙烯含量為25%一 45%)減少了材料中羥基，因此其阻濕性能大大改善，盡管透氧率有所提高，但仍

5、然是比PVDC優(yōu)良的高阻 透性材料，PVA與EVOH的缺點(diǎn)在手材料中的羥基易與環(huán)境中的水結(jié)合成氨鍵，其阻濕性能受濕度影響較 大，因此只能用于芯層；PA有一定的阻透性，但吸濕率大而影響阻透性，所以一般也不能作外層；經(jīng)過(guò)改 性的特殊尼龍MXD2的耐熱性更好，吸濕率低，阻透性隨溫度和濕度的增加而下降很少，因此盡管開(kāi)發(fā)較 晚但其發(fā)展應(yīng)用卻很快。PVDC是最早開(kāi)發(fā)的高阻透性材料，使用歷史較長(zhǎng)，從80年代開(kāi)始廣泛用于食品 包裝，國(guó)內(nèi)主要用作腸衣膜，PVDC具有極好的阻氧阻濕性能，但是由于含氯而受到環(huán)保人士的反對(duì)，在 歐洲的一些國(guó)家屬禁用材料。PEN是一種綜合性能優(yōu)秀的高阻透性材料，但其價(jià)格昂貴，推廣應(yīng)用受

6、到限 制。在新材料的開(kāi)發(fā)方面，美國(guó)、日本等國(guó)家的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)做了大量的工作，通過(guò)改性技術(shù)各種具有新 功能特性的新牌號(hào)樹(shù)脂不斷推出，如吹塑級(jí)PVA和PVDC、可拉伸的EVOH、阻透性茂金屬聚丙烯等，因 此在原料的使用方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)具有更寬的選擇面。阻透性塑料包裝薄膜的生產(chǎn)工藝由于材料自身特性的局限性或價(jià)格的因素，一般阻透性材料都不單獨(dú)使用，為了滿足不同商品對(duì)阻透 性的要求，軟塑包裝已經(jīng)由原來(lái)的單層薄膜的生產(chǎn)，向多品種、多功能層次的復(fù)合包裝膜發(fā)展，目前使用 得最為普遍的阻透性塑料包裝薄膜的復(fù)合技術(shù)有4種：干式復(fù)合法、涂布復(fù)合法、共擠出復(fù)合法和蒸鍍復(fù) 合法。1 .干式復(fù)合法干式復(fù)合法是以各種片材或膜

7、材作基材，用凹版輥在基材表面涂布一層粘接劑，經(jīng)過(guò)干燥烘道烘干發(fā) 粘后，再在復(fù)合輥上壓貼復(fù)合。這是目前國(guó)內(nèi)最常用的一種復(fù)合膜生產(chǎn)方法，干式復(fù)合的特點(diǎn)是適應(yīng)面廣， 選擇好適當(dāng)?shù)恼辰觿?，任何片材或膜材都可以?fù)合，如PE膜、PP膜、PET膜、PA膜等，而且復(fù)合強(qiáng)度高， 復(fù)合速度快。但在這幾種方法中，干式復(fù)合成本最大，另外由于粘接劑用量一般在2. 55（z. m）（干固量）， 因此有溶劑的殘留和環(huán)境污染問(wèn)題存在。2.涂布復(fù)合法涂布復(fù)合法的工藝比較簡(jiǎn)單，對(duì)于較難單獨(dú)加工成膜的阻隔性樹(shù)脂，如PVA、PVDC等均可以采用涂 布復(fù)合。PVA的熔融溫度為220240C，分解溫度200C，要加工成薄膜需要添加增塑劑

8、和穩(wěn)定劑，以提 高熱分解溫度，降低熔融溫度，生產(chǎn)PVA系聚合物薄膜的設(shè)備和技術(shù)都很昂貴，國(guó)內(nèi)聲稱(chēng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了 PVA 的制膜技術(shù)，并且已開(kāi)始規(guī)?；a(chǎn)。同樣的原因PVDC也難以單獨(dú)成膜。所以，目前對(duì)于PVA和PVDC 的使用較為成熟的技術(shù)是涂布工藝，PVA是水溶性的，在實(shí)際使用中采用水和乙醇的混合物作溶劑，在PK 或PP薄膜上涂布461xm的厚度PVA，由于PVA的耐水性較差，可以采用在PVA溶液中添加交聯(lián)劑以 提高其耐水性，同時(shí)也提高了 PVA與PE、PP的附著力，可省去底涂，為了制袋方便，涂布PVA的PE或 PP膜可以與其它膜進(jìn)行干式復(fù)合，形成涂布PVA / PE（或PP） / LDPE結(jié)構(gòu)

9、的復(fù)合薄膜，這種膜的阻透性能 好，抽真空效果比PA / LDPE還要好，成本比較低。用于涂布的PVDC是偏氯乙烯與丙烯酸酯單體進(jìn)行乳 液聚合的共聚物，加上適當(dāng)?shù)娜軇┖吞砑觿┖?，涂覆于玻璃紙、BOPP、尼龍和聚酯上面，使之具有良好的 阻濕阻氣性能和熱封性能，PVDC使用的最大問(wèn)題在于其安全衛(wèi)生性。3 .共擠復(fù)合法共擠出復(fù)合法是利用多臺(tái)擠出機(jī)，通過(guò)一個(gè)多流道的復(fù)合機(jī)頭，生產(chǎn)多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜的技術(shù)。這 種方法對(duì)設(shè)備特別是機(jī)頭設(shè)計(jì)和工藝控制的要求高，近年來(lái)隨著機(jī)械加工和制造技術(shù)的成熟，共擠出復(fù)合 法得到較快發(fā)展，從最早的2層到現(xiàn)在的9層復(fù)合膜都可以生產(chǎn)，根據(jù)功能的需要，可選擇不同的材料， 比如一種典

10、型的7層復(fù)合膜，其芯層是EVOH，夾在2層尼龍膜之間，提高了阻隔性能，減薄了膜的厚度， 外層用粘接劑復(fù)合PE或EVA作熱封層，這樣確保了包裝的需要，又降低了成本。據(jù)有關(guān)調(diào)查表明，發(fā)達(dá) 國(guó)家的共擠包裝薄膜占整個(gè)軟塑包裝材料的40%，而我國(guó)僅占6%，因此多層共擠技術(shù)在我國(guó)將有很大的 應(yīng)用空間，隨著薄膜表面印刷油墨的開(kāi)發(fā)和表面印刷技術(shù)的提高，預(yù)計(jì)共擠出復(fù)合技術(shù)將得到更大的發(fā)展。 從工藝上來(lái)說(shuō)，共擠出復(fù)合包括共擠吹膜和共擠流延2種方法。據(jù)W&H公司最新介紹，用于生產(chǎn)多層(3層、5層、7層)阻隔復(fù)合薄膜的吹膜生產(chǎn)線，最大產(chǎn)量達(dá)1000kg /h；厚度可控制在7251xm，在滿足功能需要的條件下，超薄型薄

11、膜節(jié)約了資源，減少了包裝廢棄物， 符合環(huán)保要求；由于采用了新的技術(shù)，氣泡更加穩(wěn)定，對(duì)薄膜厚度偏差的控制更加精確。目前國(guó)內(nèi)也開(kāi)發(fā) 了5層共擠出阻隔性薄膜吹塑設(shè)備，但其產(chǎn)品一般適用于低端市場(chǎng)的需要。共擠出復(fù)合法的另一種工藝是 共擠出流延，流延薄膜是聚合物熔體通過(guò)T型平縫模頭，在冷卻輥上驟冷而生產(chǎn)的一種無(wú)拉伸平擠薄膜。 我國(guó)流延薄膜的生產(chǎn)始于80年代從日本和德國(guó)引進(jìn)的單層流延生產(chǎn)線，到90年代中期引進(jìn)的3層或5層 的共擠流延設(shè)備，國(guó)外已出現(xiàn)7層和9層的薄膜結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)線。目前國(guó)內(nèi)有流延薄膜生產(chǎn)線近50條，年總 產(chǎn)能達(dá)16. 5t左右，近上來(lái)，由于多層共擠吹膜的發(fā)展迅猛，沖擊了流延薄膜的部分市場(chǎng)，因此其

12、需求相 對(duì)疲軟。但是隨著新材料的開(kāi)發(fā)和新設(shè)備的使用，提高了生產(chǎn)效率，增加了產(chǎn)品的類(lèi)型，新的應(yīng)用領(lǐng)域不 斷拓寬，流延膜的制造正在進(jìn)入新一輪投資熱潮。4 .蒸鍍復(fù)合法蒸鍍復(fù)合法是以有機(jī)塑料薄膜為基材與無(wú)機(jī)材料復(fù)合的技術(shù)，致密的無(wú)機(jī)層能賦予材料絕佳的阻隔性 能。最典型最常見(jiàn)的蒸鍍復(fù)合是真空鍍鋁技術(shù)，在高真空條件下，通過(guò)高溫將鋁線熔化蒸發(fā)，鋁蒸氣沉淀 集聚在塑料薄膜表面，形成一層厚約3540nm的阻透層，作為基材的塑料薄膜可以是PE、PP、PET、PA、 PVC等，真空鍍鋁膜具有優(yōu)良的阻透性能，在不要求透明包裝的情況下，鍍鋁膜是最佳的選擇，盡管鍍鋁 層很薄，但是其阻透性能達(dá)到透濕匕0. 1g/ma4h

13、，透氧匕0. 1cm2/m224h，其阻透性能不受濕度的影 響；鍍鋁膜的保香性好，具有金屬光澤，裝飾美觀，但不透明，包裝內(nèi)容物不直觀；耐曲揉性差，揉折后 易產(chǎn)生針孔或裂痕，從而影響阻透性。為了改善鍍鋁膜的不足，最新的技術(shù)之一，是采用在塑料薄膜上鍍 氧化硅(SiOx)，其中SIOx是Si203與Si304的混合物，工藝上可采用物理沉積法和化學(xué)沉積法，鍍氧化硅 膜的無(wú)機(jī)層致密，厚度僅0. 050. 061xm，阻透性?xún)?yōu)于一般共擠出膜和PVDC涂覆膜，除此之外，而且 具有很好的透明性、耐揉曲性、耐酸堿性、極好的印刷性，適應(yīng)在微波爐中使用，燃燒處理的殘?jiān)苌佟?可以用于蒸鍍的原料除SIOx外，還有Ah03、MgO、Ti02等。在阻透性塑料包裝新材料的研究方面，納米技術(shù)也發(fā)揮了其獨(dú)特的作用，德國(guó)Bayer和美國(guó)Nanocor 把納米級(jí)的改性硅酸鹽粘土分散在PA基體中制成了阻透性良好的薄膜材料；日本納米材料公司采用微晶 涂層工藝，把納米硅灰石和二氧化硅涂于BOPP、PET和PA薄膜表面，開(kāi)發(fā)出了性能優(yōu)良的高阻透性薄膜。綜觀阻透性材料的開(kāi)發(fā)及其包裝薄膜生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，筆者認(rèn)為有一點(diǎn)應(yīng)該引起我國(guó)相關(guān)部 門(mén)的重視，無(wú)論是阻